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R&D최종보고서

연구과제 상세정보
과제고유번호 202121CTAP-C157250-02
연구사업명 국토교통기술촉진연구사업
연구과제명 액체건조제를 활용한 막증류기반 에너지절약형 실내 미세먼지 제거 기술 개발
총 연구기간 2020-04-13 ~ 2021-12-31
연구책임자 정상현
당해년도
참여 연구원수
5명 총 연구기간
참여 연구원수
10명
당해년도
연구비
정부 : 210,000,000 원
기업 : 0 원
계 : 210,000,000 원
총연구비 정부 : 370,000,000 원
기업 : 0 원
계 : 370,000,000 원
연구기관명 부산대학교 산학협력단
등록 발간번호 -
ISBN -
주요 내용 - 미세먼지를 포함한 실내외공기를 액체 건조제가 함유된 용기 내부에 유입시켜, 공기 내 수분은 액체 건조제로 흡수 및 흡착시키고 먼지가 제거된 청정 공기는 건물 내로 순환시켜 건물 내 실내 공기질을 향상시키는 미세먼지 정화 시스템.
- 액체건조제에 포집된 미세먼지는 연속적으로 광촉매가 담지된 세라믹 분리막 (또는 반응성 분리막 (reactive membrane))에 의해서 분리가 되고 ultra-violet (UV) 조사에 의해서 제거가 되어 분리막 교체를 연장시킬 수 있음.
- 추가적으로 공기 내 수분을 흡수하여 희석된 액체건조제는 건물 내 폐열을 이용한 막증류(Membrane distillation. MD) 공법을 통하여 희석된 액체건조제를 농축하고 재생하는 동시에 깨끗한 물을 생산하여 건물 내 습도를 조절함으로써 쾌적한 실내 환경이 조성되도록 하는 기술을 포함.

[최종목표]
실내 공기질 향상을 위한 액체 건조제를 활용한 막증류기반 에너지 절약형 미세먼지 제거 기술 개발
1. 액체 건조제(liquid desiccant)의 순환공정을 이용한 미세먼지제거 및 제습 공정 최적화 기술 개발
2. 막증류(membrane distillation)를 이용한 희석된 액체건조제의 농축(회수 또는 재생) 및 수분(물) 회수 최적화 기술 개발
3. 반응성 분리막(reactive membrane)을 이용한 액상에 포집된 미세먼지의 연속 분리 및 제거 기술 개발

[연구내용 및 범위]
○ 1차년도 연구개발 내용
- 미세먼지 제거효율 극대화를 위한 liquid desiccant (LD) 최적 활용 기술 개발
- LD의 미세먼지 제거효율 평가 및 최적화
- LD의 미세먼지 제거성능 평가방법 규격화
○ 2차년도 연구개발 내용
- 막증류법(Membrane distillation, MD)을 이용한 희석된 액체건조제의 농축(회수) 및 수분(물) 회수 최적화 기술 개발
- 반응성 분리막(Reactive membrane)에 의한 액상에 포집된 미세먼지의 분리 및 제거 기술 개발
- 액체건조제-막증류(LD-MD) 시스템 성능평가 시험설계 및 정량적 평가수행
- 막증류법의 액체건조제 농축 및 수분회수 성능평가방법 규격화

○ 핵심기술
- 액체 건조제(liquid desiccant)를 이용한 공기 정화 및 제습 공정 기술: 공기를 흡기하여 액체 건조제로 접촉하는 시스템을 통하여 (초)미세먼지를 제거하고 공기 중 수분을 흡수함으로써 흡입된 공기를 정화하고 제습하는 기술을 포함.
- 희석된 액체건조제의 농축(회수) 및 수분(물) 회수 최적화 기술: 제습과정 중 발생하는 자연 흡수열을 이용한 막증류법(membrane distillation)을 통하여 저에너지로 액체 건조제를 농축하는 동시에 건물 내 습도조절을 위한 물을 제공하는 기술을 포함.
- 미세먼지의 분리 및 제거 기술: 반응성 분리막(reactive membrane)기술을 이용하여 농축된 액체 건조제로부터 (초)미세먼지를 분리 및 제거함과 동시에 액체 건조제를 재생하는 기술을 포함.

* 연구개발 추진방법
○ 실내 미세먼지 정화 기술 및 문제점 현황조사
- 국내외 실내 미세먼지 실태에 대한 참고문헌 및 관련서적 자료 조사 및 분석을 통한 표적 처리 물질 선정
- 최신 미세 먼지 정화 및 습도 조절 기술을 조사하여 문제점 및 개선방안 검토
○ 최신 분리막 기술, 환경 정화 기술 및 처리 설계ㆍ운영 분야의 전문가(주관연구책임자)와 대기 및 기계설비(공동연구책임자), 건축 전문가를 포함한 폭넓은 연구 네트워크 이용
- 본 연구는 물리화학적인 대기질 개선과 분리막 기술을 포함
- 실내의 대기질을 향상시키기 위해 미세먼지를 정화하고 습도를 조절하는 기술의 개발의 완결성을 위해 기계 설비 및 건축 분야에 전문가들의 자문 및 협력 연구 필요
○ 기존에 개발되거나 시도되었던 기술들을 공기질 정화 기술로 도입
- 액체 건조제 순환공정은 제습이나 냉방 공정에 사용되었던 기술로서 기본적인 원리에 대한 이해 확립
- 막증류법에 의한 물의 회수 및 희석수의 농축기술은 이미 확보된 기술로서 액체 건조제의 사용 분야에 관한 공정 최적화 필요
- 마이크론 단위의 입자성 물질에 대한 분리막 기술 또한 입증된 기술이지만, 분리 이외에 연속적인 제거 방법의 최적화 필요
○ 실내 공기질 향상 원천 기술 확보
- 분리막 기술을 포함하여 액체 건조제를 사용하여 공기정화를 하는 기술은 아직 개념정립단계에 있는 기술
- 액체 건조 순환공정의 최적화를 통한 공기 정화 및 제습 기능의 극대화
- 원천 요소 기술의 확보를 통한 다양한 활용방안 모색
색인어 한글 액체건조제 미세먼지 공기정화 막증류 반응성 분리막
영문 Liquid Desiccant Fine Dust Air Purification Membrane Distillation Reactive Membrane
최종보고서 [서식1] 최종보고서-보완사항 반영_최종.pdf
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